Flydende metal kan være en Terminator-terror i den globale kamp mod patogener

En ny flydende metalkombination er ved at forme sig som et potentielt hemmeligt våben i den globale kamp mod antimikrobiel resistens, som allerede gør nogle antibiotika-medicin magtesløse over for 'superbugs'.

Forskere fra USA og Australien ledet af Flinders University har udviklet en simpel metallisk belægningsbehandling til bandager, medicinsk udstyr og endda lægemiddelnanopartikler, som er i stand til at modstå og dræbe bakterier.

Forskerne fra Flinders University's Biomedical Nanoengineering Laboratory, University of Sydney og North Carolina State University siger, at den nye tilgang involverer testning af 'GaLM' flydende metalpartikler i nanoskala, som har forbedret biokompatibilitet og lav cytotoksicitet til celler, som kan anvendes som sikre og effektive antimikrobielle midler.

"Gallium i sin flydende tilstand (eller 'GaLM') er en af ​​de mest lovende kandidater til at blive brugt som et antimikrobielt middel, og kan bruges på mange måder som et flydende metal," siger Flinders University-forsker Dr. Vi Khanh Truong, hovedforfatter til en ny artikel i ACS Nano .

"Den flydende tilstand af GaLM gør det nemt at kombinere eller funktionalisere med andre komponenter for at skabe forskellige former for mere effektive antimikrobielle metaller."

"Ligesom gallium ser ud til at være kompatibelt med humane celler i præparater og koncentrationer, der er relevante for dets antimikrobielle aktivitet, så kunne det en dag administreres oralt eller intravenøs injektion."

"Dette materiales antimikrobielle ydeevne vil også blive aktiveret af eksterne stimuli (lys, magnetiske felter og varme såvel som andre), hvilket resulterer i nye løsninger, som kan udkonkurrere antimikrobielle monometalliske nanopartikler og kan føre til den næste generation af antimikrobielle og anti- inflammatoriske metalbaserede midler."

Ledet af internationale eksperter på området, herunder professor Michael Dickey fra USA, den australske forskningsrådspristager professor Kourosh Kalantar-Zadeh og NHMRC Leadership Fellow Flinders University professor Krasimir Vasilev – alle forfattere på den nye oversigtsartikel – udvides forskningen inden for metalbaseret antimikrobielle strategier i et kapløb om at bekæmpe eskalerende trusler om antimikrobiel resistens (AMR).

Med AMR, der fører til, at forskellige typer af bakterie-, svampe- og virale infektioner ikke kan behandles, hvilket kan resultere i morbiditet og dødelighed, er fag(virus)terapi, immunterapi, CRISPR-Cas-teknologi og antibiotikakombinationsterapi andre forskningstilgange, der er på vej rundt om i verden.

De nuværende strategier for infektionskontrol, der er afhængige af konventionelle syntetiske antibiotika, fejler i stigende grad, og behandlingens "værktøjskassen" er hurtigt ved at være udtømt, siger den nye ACS-artikel.

"For at gøre tingene værre, er bakteriers evne til at udvikle sig til at modstå antibiotika et afskrækkende incitament for medicinalvirksomheder til at forfølge næste generations target-antibiotika."

Dr. Truong, fra Flinders University Biomedical Nanoengineering Laboratory, siger ACS Nano undersøgelsen undersøger, hvordan kombinationen af ​​gallium med andre elementer "udvider området af GaLM'er med tunerbare funktioner."

"I modsætning til partikler i fast tilstand kan GaLM-partikler dramatisk transformere deres konfigurationer som reaktion på eksterne stimuli. Interessant nok kan GaLM'er i flydende tilstand transformere deres form omkring og inde i celler."

"Desuden kan GaLM'er i deres flydende tilstand opløse og sekvestrere metalliske elementer, som senere kan frigives efter behov via stimuli. Dette er især nyttigt til at forbedre effektiviteten af ​​frigivelsen af ​​lægemidler."

"Sammenlignet med faste metaller ser GaLM'er ud til at være godartede for eukaryoter (hvilket indikerer biokompatibilitet med humant væv), mens de bevarer potent antimikrobiel aktivitet."

"Det er vigtigt at fremhæve, at den antimikrobielle aktivitet af GaLM'er, i bulk- og nanodimensioner, ikke er begrænset til prokaryoter såsom bakterier og cyanobakterier," tilføjer han.

"Derudover tilbyder GaLM'er antiinflammatoriske egenskaber, og vi har også undersøgt rollen af ​​faseadfærd og grænseflader i GaLM'er i nanoskala på antibakterielle egenskaber."

Flere oplysninger: Vi Khanh Truong et al, Gallium Liquid Metal:Nanotoolbox for Antimicrobial Applications, ACS Nano (2023). DOI:10.1021/acsnano.3c06486

Journaloplysninger: ACS Nano

Leveret af Flinders University